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Resumo
- Pesquisadores descobriram um novo aditivo chamado LiDFOB que poderia potencialmente resolver o problema das baterias EV perdendo energia em climas frios.
- As baterias LiDFOB mostraram resultados promissores em testes de laboratório, com a capacidade de manter sua capacidade após serem descarregadas e recarregadas 400 vezes.
- No entanto, as baterias LiDFOB ainda não estão prontas para produção em massa devido a desafios técnicos, alto custo e preocupações com o flúor no processo de reciclagem. A tecnologia da bateria está evoluindo rapidamente para atender às deficiências das baterias atuais.
As baterias de carros elétricos se tornaram um dos maiores focos da pesquisa automotiva. Um carro é um dos piores lugares onde se pode colocar uma bateria. As baterias EV são repetidamente descarregadas e recarregadas (as baterias não lidam muito bem com o esvaziamento), chacoalhadas sobre o pavimento acidentado, cozidas no pior calor do verão e congeladas no inverno. As baterias, assim como as pessoas que as utilizam, não suportam muito bem o tempo frio. (Qualquer pessoa que use uma câmera movida a bateria para tirar fotos na neve provavelmente notou que o indicador de carga caiu muito mais rápido do que deveria.)
No entanto, há algumas boas notícias. Os pesquisadores descobriram uma possível solução para esse último problema. Ao alterar a fórmula da bateria, os cientistas do Departamento de Energia dos EUA podem ter inventado uma bateria que pode armazenar tanta energia no frio possível em uma temperatura ambiente ideal.
Antes de mais nada – Como funciona uma bateria?
Como uma atualização rápida, uma bateria elétrica tem dois eletrodos com um eletrólito entre eles. Os eletrodos são conectados aos fios que transportam a eletricidade para qualquer dispositivo que a esteja usando. O eletrólito basicamente armazena a eletricidade até que ela seja usada. Geralmente é um líquido ou uma pasta (exceto para baterias de estado sólido, onde o eletrólito é – como se pode imaginar – sólido). Para produzir eletricidade, o eletrodo em uma extremidade da bateria reage com o eletrólito. Esta reação química libera elétrons. O eletrodo na extremidade oposta da bateria tem uma reação química diferente com o eletrólito. Em vez de liberar elétrons como o que está acontecendo na outra ponta da bateria, essa reação requer elétrons extras antes de acontecer – como aqueles que foram liberados pela atividade química na ponta oposta da bateria.
Devido à forma como uma bateria é feita, os elétrons não podem simplesmente pular de uma ponta a outra para chegar onde são necessários. Em vez disso, os elétrons devem sair da bateria pelos eletrodos e percorrer os fios que estão conectados à bateria. Isso acontece convenientemente para enviar os elétrons através de qualquer motor, luz ou aparelho de som que as baterias estejam alimentando. É por isso que as baterias param de produzir eletricidade quando desconectadas de um dispositivo que as utiliza. Como não há como levar os elétrons de uma extremidade à outra da bateria, a reação química é interrompida até a próxima vez que o dispositivo elétrico for usado.
Uma bateria que pode suportar o frio
A descoberta científica é um novo aditivo para eletrólitos de bateria chamado “difluoro(oxalato)borato de lítio”. Isso geralmente é abreviado para o “LiDFOB” mais pronunciável (e mais fácil de digitar).
Tem uma vantagem enorme sobre outros aditivos já em uso: funciona quando as baterias esfriam. O carro ainda teria uma boa autonomia em geadas severas de inverno. Os cientistas afirmaram que uma bateria LiDFOB é bom em temperaturas tão baixas quanto -4° F (-20° C). Além disso, as baterias LiDFOB mantiveram sua capacidade após serem descarregadas e recarregadas 400 vezes em testes de laboratório. Pode-se apontar que uma bateria EV será descarregada e recarregada bem mais de 400 vezes durante sua vida útil, e essa é uma das razões pelas quais as baterias LiDFOB ainda estão em fase de teste e desenvolvimento.
As baterias LiDFOB também são menos perigosas quando pegam fogo. As baterias de íons de lítio são notoriamente difíceis de extinguir porque sua própria química interna alimenta as chamas. Eles podem queimar quente o suficiente para separar a água em hidrogênio e oxigênio. Alguns podem lembrar que o gás hidrogênio é o que fez o Hindenburg tão explosivo. (Antes que alguém entre em pânico, os EVs não são mais propensos a incêndios do que um carro com meio tanque de gasolina.) No entanto, as baterias LiDFOB não apresentam esse perigo de incêndios explosivos que se autoperpetuam. Embora possam pegar fogo em um acidente, os incêndios resultantes seriam muito mais fáceis para os bombeiros e equipes de resgate gerenciarem.
Por que as baterias LiDFOB ainda não estão disponíveis?
Simplificando, a tecnologia ainda não está pronta para entrar em produção em massa. Como as baterias à base de água, que também se mostram muito promissoras em laboratórios, as baterias LiDFOB não estão prontas para serem colocadas em todos os carros e em todos os telefones celulares. Depois que todos os problemas de laboratório são resolvidos, eles ainda precisam ser testados contra as duras realidades do mundo real antes que alguém comece a produzi-los nas fábricas.
Além disso, os métodos de produção em massa não foram totalmente elaborados. Como se pode inferir facilmente, aumentar a produção de baterias é muito mais difícil do que dobrar uma receita de cupcake. Além disso, LiDFOB é proibitivamente caro. Um fornecedor científico atualmente cota um preço de $ 239,50 por grama.
Por fim, ninguém sabe ao certo como o flúor nas baterias mudaria o processo de reciclagem. O próprio flúor teria que ser cuidadosamente capturado e recuperado. Os compostos de flúor foram uma das principais causas do buraco na camada de ozônio. (Como esclarecimento: o flúor puro não prejudica a atmosfera. No entanto, os compostos que contêm flúor sim. Como não é realista fingir que o flúor no ar simplesmente flutua livremente e nunca reage com nada em que colide, o flúor precisa ser cuidadosamente contido.)
As baterias estão mudando mais rápido do que nunca
LiDFOB não é a única tecnologia de bateria em andamento. No momento, as baterias elétricas são uma das maiores áreas de pesquisa científica. Muitas pessoas na década de 1980 reclamaram contra a proliferação de baterias, que entravam em tudo, desde walkmans até brinquedos baratos. No entanto, suas objeções parecem estranhas em comparação com o quão onipresentes as baterias são hoje. Isso tornou as deficiências das baterias mais difíceis de ignorar. A demanda por materiais de terras raras (todo esse lítio tem que vir de algum lugar), o perigo de incêndios, a necessidade de processos de reciclagem mais minuciosos que extraiam absolutamente tudo que possa ser reaproveitado, a necessidade de as baterias sobreviverem ao esgotamento constante e recarregado, e outras questões tornaram-se mais urgentes.
Os veículos elétricos fizeram com que todos esses problemas se destacassem mais do que nunca. Para muitas pessoas, a bateria de um VE é a maior que já terão em casa. As baterias de veículos elétricos devem resistir a condições climáticas adversas, ao risco constante de perfurações por direção descuidada e a serem constantemente sacudidas e chacoalhadas em estradas mal conservadas. Além disso, e isso não é muito discutido, a (ainda nascente) era EV pode ser a primeira vez que essas baterias grandes foram vendidas em massa para pessoas que não se incomodam em se preocupar com eles.
Os entusiastas de carros geralmente esquecem que a maioria dos motoristas não pensa no trem de força o tempo todo. As baterias dos VEs terão, portanto, que ser projetadas para suportar anos de uso por pessoas que não se preocupam com a manutenção adequada da bateria (o pouco que existe). Embora os puristas automotivos gostem de ridicularizar os chamados “carros utilitários” e seus proprietários, esses veículos constituem a maioria dos carros nas ruas. Uma bateria EV deve ser capaz de sobreviver sob um carro que recebe o mínimo de manutenção possível. Por todas essas razões (e outras), as baterias são atualmente uma das maiores áreas de pesquisa de VE. Independentemente de as baterias LiDFOB cumprirem sua promessa inicial, é absolutamente certo que em menos tempo do que a maioria das pessoas pensa, as baterias EV de hoje parecerão tão encantadoramente desatualizadas quanto um motor dos anos 1950.
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